JP2006295151A - 露光方法及び露光装置、デバイス製造方法、並びに露光装置の評価方法 - Google Patents

露光方法及び露光装置、デバイス製造方法、並びに露光装置の評価方法 Download PDF

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Abstract


【課題】液浸法に基づいて基板を露光する際、基板を良好に露光できる露光方法を提供する。
【解決手段】露光方法は、所定条件の下で光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で基板ステージＰＳＴを制御して基板ステージＰＳＴを移動させつつ基板Ｐの位置情報を計測する第１ステップと、計測結果に基づいて基板ステージＰＳＴの移動制御精度を求める第２ステップと、求めた移動制御精度に基づいて基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する第３ステップと、決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光する第４ステップとを有する。これにより、液浸法に基づいて基板を露光する際、基板を良好に露光できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光方法及び露光装置、デバイス製造方法、並びに露光装置の評価方法に関するものである。
半導体デバイス、液晶表示デバイス等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する露光装置が用いられる。この露光装置は、マスクを保持して移動可能なマスクステージと、基板を保持して移動可能な基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンの像を基板に投影する。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれている。その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、露光光の光路空間を液体で満たした状態で基板を露光する液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
液浸露光装置において、露光光の光路空間を液体で満たした状態で基板ステージを移動しつつ基板を露光する場合、液体が基板ステージの移動制御精度に影響を及ぼす可能性がある。液体によって基板ステージの移動制御精度が劣化すると、基板を良好に露光できなくなる可能性がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液浸法に基づいて基板を露光する際、基板を良好に露光できる露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。また、液浸法に基づいて基板を露光する露光装置の制御精度を評価する評価方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
本発明の第１の態様に従えば、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たした状態で露光光（ＥＬ）に対して基板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板（Ｐ）を移動しつつ基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、所定条件の下で光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たした状態で基板ステージ（ＰＳＴ）を制御して基板ステージ（ＰＳＴ）を移動させつつ基板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板の位置情報を計測する第１ステップと、計測結果に基づいて基板ステージ（ＰＳＴ）の移動制御精度を求める第２ステップと、求めた移動制御精度に基づいて基板（Ｐ）を露光するときの露光条件を決定する第３ステップと、決定された露光条件に基づいて基板（Ｐ）を露光する第４ステップとを有する露光方法が提供される。
本発明の第１の態様によれば、所定条件の下で露光光の光路空間を液体で満たした状態で基板ステージを移動させつつ基板ステージに保持された基板の位置情報を計測して基板ステージの移動制御精度を求め、求めた移動制御精度に基づいて、最適な露光条件を決定することができる。そして、決定された露光条件に基づいて基板を良好に露光することができる。
本発明の第２の態様に従えば、露光光（ＥＬ）の所定の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たしつつ前記液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置であって：所定条件の下で前記光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たした状態で基板を保持して移動する基板ステージ（ＰＳＴ）と；前記基板ステージの移動を制御する制御装置（ＣＯＮＴ）と；前記基板ステージ（ＰＳＴ）により保持された基板（Ｐ）の位置情報を計測する計測装置（９０）と；を備え、前記制御装置（ＣＯＮＴ）は、基板（Ｐ）が基板ステージ（ＰＳＴ）により移動されているときに計測装置（９０）により計測された基板（Ｐ）の位置情報に基づいて、前記基板ステージ（ＰＳＴ）の移動制御精度を求め、求められた移動制御精度に基づいて露光条件を決定する露光装置（ＥＸ）が提供される。
本発明の第２の態様によれば、液浸法に基づいて基板を良好に露光することができる。特に、光路空間が液体で満たされている状況であっても、求めた移動制御精度に基づいて、最適な露光条件を決定することができる。
本発明の第３の態様に従えば、上記態様の露光方法または露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。
第３の態様によれば、液浸法に基づいて基板を良好に露光できる露光方法または露光装置を使ってデバイスを製造することができる。
本発明の第４の態様に従えば、基板（Ｐ）を移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）を有し、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たした状態で露光光（ＥＬ）に対して基板（Ｐ）を移動しつつ露光する露光装置（ＥＸ）の制御精度の評価方法であって、所定条件の下で光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たした状態で基板ステージ（ＰＳＴ）を制御して基板ステージ（ＰＳＴ）を移動させつつ基板（Ｐ）の位置情報を計測する第１ステップと、計測結果に基づいて基板ステージ（ＰＳＴ）の移動制御精度を評価する第２ステップとを有する評価方法が提供される。
本発明の第４の態様によれば、所定条件の下で露光光の光路空間を液体で満たした状態で基板ステージを移動させつつ基板ステージに保持された基板の位置情報を計測することで、その所定条件において液体が基板ステージの移動制御精度に及ぼす影響を評価することができる。
本発明の第５の態様に従えば、基板（Ｐ）を移動可能な基板ステージ（ＰＳＴ）を有し、露光光（ＥＬ）に対して前記基板（Ｐ）を移動しつつ液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）の制御精度の評価方法であって：所定露光条件の下で、前記基板ステージを移動させつつ所定パターン（Ｐ１，Ｐ２）を液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）にテスト露光するテスト露光ステップ（ＳＢ１）と；基板上にテスト露光された露光パターンを計測する計測ステップ（ＳＢ２）と；露光パターンの計測結果から基板ステージ（ＰＳＴ）の移動制御精度を評価する評価ステップ（ＳＢ３）とを有する評価方法が提供される。
本発明の第５の態様によれば、所定露光条件の下で基板上に液浸露光（テスト露光）された所定パターンを観測または計測することで、その所定露光条件において液体が基板ステージの移動制御精度に及ぼす影響を評価することができる。
本発明によれば、液浸法に基づいて基板ステージに保持された基板を移動しつつ露光する際、基板を良好に露光することができる。それゆえ、本発明は、半導体素子、液晶表示素子又はディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、ＣＣＤ、レチクル（マスク）のような広範囲な製品を製造するための露光装置に極めて有用となる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る露光装置について図１〜図４を参照しながら説明する。図１は露光装置ＥＸを示す概略構成図、図２はマスクステージＭＳＴの平面図、図３は基板ステージＰＳＴの平面図、図４はノズル部材７０を下方から見た図である。
図１において、露光装置ＥＸは、パターンを有するマスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置情報を計測する干渉計システム９０と、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴと、制御装置ＣＯＮＴに接続され、露光に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲＹとを備えている。制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸの各種測定装置（例えば、干渉計システム９０、フォーカス・レベリング検出系３０）、駆動装置（例えば、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤ）等に接続されており、それらとの間で測定結果や駆動指令の伝達が可能である。
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置である。液浸露光装置は、投影光学系ＰＬの像面側における露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすための液浸機構１を備えている。液浸機構１は、投影光学系ＰＬの像面側近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２を有するノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた供給口１２を介して投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた回収口２２を介して投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子の、少なくとも投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。
露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡと、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、投影光学系ＰＬと光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐに照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐに投影する。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（非走査方向）、Ｙ軸及びＸ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）、保護膜などの膜を塗布したものを含む。「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
照明光学系ＩＬは、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域ＭＲを設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域ＭＲは照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
本実施形態においては、液体供給機構１０から供給する液体ＬＱとして純水が用いられている。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば、水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。
マスクステージＭＳＴは、不図示のベース部材上を走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動する粗動ステージＭＳＴ１と、粗動ステージＭＳＴ１上に搭載され、マスクＭを保持して移動可能な微動ステージＭＳＴ２とを有している。微動ステージＭＳＴ２は、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）により保持する。粗動ステージＭＳＴ１及び微動ステージＭＳＴ２を含むマスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ、ボイスコイルモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により移動可能である。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、粗動ステージＭＳＴ１はＹ軸方向に移動可能であり、微動ステージＭＳＴ２は、マスクＭを保持した状態で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で二次元方向に移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。
干渉計システム９０は、粗動ステージＭＳＴ１の位置情報を計測する粗動ステージ用干渉計９２、及び微動ステージＭＳＴ２の位置情報を計測する微動ステージ用干渉計９４を備えている。粗動ステージ用干渉計９２は、粗動ステージＭＳＴ１上に設けられた移動鏡９１に対向する位置に設けられている。粗動ステージ用干渉計９２は、粗動ステージＭＳＴ１のＹ軸方向及びＸ軸方向の位置を計測可能である。
微動ステージ用干渉計９４は、微動ステージＭＳＴ２上に設けられた移動鏡９３に対向する位置に設けられている。微動ステージ用干渉計９４は、微動ステージＭＳＴ２の二次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角を計測可能である。なお、微動ステージ用干渉計９４を用いて微動ステージＭＳＴ２のθＸ及びθＹ方向の回転角を計測するようにしてもよい。また、粗動ステージ用干渉計９２及び微動ステージ用干渉計９４はその一部（例えば、光学系）のみ、移動鏡９１、９３に対向して設けるようにしてもよい。
図２において、微動ステージＭＳＴ２の＋Ｘ方向の端部にはＹ軸方向に延びるＸ移動鏡９３Ｘが固設されている。また、微動ステージＭＳＴ２の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブ（レトロリフレクタ）からなる２つのＹ移動鏡９３Ｙ、９３Ｙが固設されている。微動ステージ用干渉計９４は、Ｘ移動鏡９３Ｘに対してＸ軸に平行なレーザビームＢＭｘを照射し、Ｙ移動鏡９３Ｙ、９３Ｙのそれぞれに対してＹ軸に平行なレーザビームＢＭｙ、ＢＭｙを照射する。Ｙ移動鏡９３Ｙ、９３Ｙで反射したレーザビームＢＭｙ、ＢＭｙのそれぞれは、反射ミラー９３Ｍ、９３Ｍで反射してＹ移動鏡９３Ｙ、９３Ｙに戻される。すなわち、微動ステージ用干渉計９４のＹ移動鏡９３Ｙ、９３ＹにレーザビームＢＭｙ、ＢＭｙを照射するＹ軸干渉計は所謂ダブルパス干渉計であり、これにより、微動ステージＭＳＴ２が回転してもレーザビームの位置ずれが生じないようになっている。また、図２に示すように、マスクＭ上の露光光ＥＬで照明される照明領域ＭＲは、投影光学系ＰＬの視野内でＸ軸方向を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されている。
このように、微動ステージＭＳＴ２上にはＸ軸の移動鏡９３Ｘ、及び２つのＹ軸の移動鏡９３Ｙ、９３Ｙが設けられ、これに対応して微動ステージ用干渉計９４も３軸のレーザ干渉計から構成されているが、図１ではそれらが代表して移動鏡９３、微動ステージ用干渉計９４として示されている。なお、移動鏡９１、９３をそれぞれ粗動ステージＭＳＴ１、微動ステージＭＳＴ２に固設する代わりに、例えば粗動ステージＭＳＴ１、微動ステージＭＳＴ２の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。
粗動ステージ用干渉計９２及び微動ステージ用干渉計９４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、微動ステージ用干渉計９４の計測結果に基づいて、微動ステージＭＳＴ２（ひいてはマスクＭ）の二次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角をリアルタイムで求めることができる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、レーザビームＢＭｘを測長軸とするＸ軸干渉計の出力に基づいて微動ステージＭＳＴ２のＸ軸方向の位置を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、レーザビームＢＭｙ、ＢＭｙを測長軸とする２つのＹ軸干渉計の出力の平均値に基づいて微動ステージＭＳＴ２のＹ軸方向の位置を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、２つのＹ軸干渉計の出力の差分とレーザビームＢＭｙ、ＢＭｙの間隔Ｌとに基づいて微動ステージＭＳＴ２のθＺ方向の回転角を求めることができる。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ用干渉計９２及び微動ステージ用干渉計９４の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、粗動ステージＭＳＴ１及び微動ステージＭＳＴ２の位置制御を行うことによって、微動ステージＭＳＴ２に保持されているマスクＭの位置制御を行う。なお、粗動ステージＭＳＴ１及び微動ステージＭＳＴ２を備えたマスクステージは、例えば特開平８−１３０１７９号公報（対応する米国特許第６,７２１,０３４号）に開示されている。
図１に戻って、投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像を所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、第１光学素子ＬＳ１を含む複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。露光時には、マスクＭのパターン形成領域内の照明領域ＭＲのパターンが投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐ上の投影領域ＡＲに縮小投影される。なお、投影光学系ＰＬは縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子の、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は鏡筒ＰＫより露出している。
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、投影光学系ＰＬの像面側において、ベース部材５００上で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着等により基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部８６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部８６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴの凹部８６以外の上面８７は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面（平坦部）となっている。なお、液浸領域ＬＲを良好に保持できるのであれば、基板ホルダＰＨ（基板ステージＰＳＴ）に保持された基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面８７との間に僅かな段差があってもよい。例えば、基板Ｐの周囲に配置された基板ステージＰＳＴの上面８７が、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面より僅かに低くてもよい。また、基板ステージＰＳＴの上面８７の一部、例えば基板Ｐを囲む所定領域のみ、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さにする、あるいは僅かに異なる高さとしてもよい。
基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ、ボイスコイルモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材５００上でＸＹ平面内で二次元方向（ＸＹ方向）に移動可能、及びθＺ方向に微小回転可能である。更に基板ステージＰＳＴは、ＸＹ方向に垂直なＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐの表面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。
干渉計システム９０は、基板ステージＰＳＴの位置情報を計測するＸＹ干渉計９６及びＺ干渉計９８を備えている。ＸＹ干渉計９６は、基板ステージＰＳＴの側面に固設された移動鏡９５に対向する位置に設けられている。ＸＹ干渉計９６は、基板ステージＰＳＴの二次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角を計測可能である。
図３において、基板ステージＰＳＴの＋Ｘ側の側面にはＹ軸方向に延びるＸ移動鏡９５Ｘが固設されている。また、基板ステージＰＳＴの＋Ｙ側の側面にはＸ軸方向に延びるＹ移動鏡９５Ｙが設けられている。ＸＹ干渉計９６は、Ｘ移動鏡９５Ｘに対してＸ軸に平行なレーザビームＢＰｘ、ＢＰｘを照射し、Ｙ移動鏡９５Ｙに対してＹ軸に平行なレーザビームＢＰｙ、ＢＰｙを照射する。
このように、基板ステージＰＳＴにはＸ軸の移動鏡９５Ｘ、及びＹ軸の移動鏡９５Ｙが設けられ、これに対応してＸＹ干渉計９６も４軸のレーザ干渉計から構成されているが、図１では、これらが代表して移動鏡９５、ＸＹ干渉計９６として示されている。
ＸＹ干渉計９６の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、ＸＹ干渉計９６の計測結果に基づいて、基板ステージＰＳＴ（ひいては基板Ｐ）の二次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθＺ方向の回転角をリアルタイムで求めることができる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、レーザビームＢＰｘを測長軸とするＸ軸干渉計の出力に基づいて基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、レーザビームＢＰｙ、ＢＰｙを測長軸とする２つのＹ軸干渉計の出力の平均値に基づいて基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、２つのＸ軸干渉計の出力の差分とレーザビームＢＰｘ、ＢＰｘの間隔Ｄとに基づいて基板ステージＰＳＴのθＺ方向の回転角を求めることができる。
図１に戻って、Ｚ干渉計９８は、基板ステージＰＳＴの側面に設けられたＺ移動鏡９７に対向する位置に設けられている。ＸＹ干渉計９６同様、Ｚ干渉計９８も複数の測長軸を有しており、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の回転角を計測可能である。Ｚ干渉計９８の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計９８の計測結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の回転角をリアルタイムで求めることができる。なお、Ｚ干渉計９８を備えた露光装置の詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応する国際公開第１９９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。なお、ＸＹ干渉計９６及びＺ干渉計９８はその一部（例えば、光学系）のみを移動鏡９５、９７に対向して設けるようにしてもよい。また、移動鏡９５、９７を基板ステージＰＳＴに固設する代わりに、例えば基板ステージＰＳＴの一部（側面など）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。さらに、ＸＹ干渉計９６は３軸のレーザ干渉計でもよいし、あるいはＸＹ干渉計９６を５軸のレーザ干渉計として、Ｚ干渉計９８の代わりに、θＸ、θＹ方向の回転角を計測可能としてもよい。
また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報（対応する米国特許第６,３２７,０２５号）に開示されているような、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系３０を備えている。フォーカス・レベリング検出系３０は、基板Ｐの表面に斜め方向より検出光Ｌａを照射する投射部３１と、検出光Ｌａに対して所定の位置関係に設けられ、基板Ｐの表面に照射された検出光Ｌａの反射光を受光する受光部３２とを備えており、受光部３２の受光結果に基づいて、基板Ｐの表面の位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及びθＸ、θＹ方向の傾斜情報）を検出する。本実施形態においては、フォーカス・レベリング検出系３０の投射部３１は、基板Ｐの表面の液浸領域ＬＲの内側の複数位置のそれぞれに検出光Ｌａを照射する。すなわち、フォーカス・レベリング検出系３０は、液体ＬＱを介して基板Ｐの表面の位置情報を検出する。なお、フォーカス・レベリング検出系３０は、液浸領域ＬＲの外側に検出光Ｌａを照射して、液体ＬＱを介さずに基板Ｐの表面の位置情報を検出する形態であってもよい。フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０の計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体ＬＱで満たした状態で基板Ｐの表面の位置情報をリアルタイムで求めることができる。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、ＸＹ干渉計９６の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行うことによって、基板ステージＰＳＴに保持されている基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。また、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果などに基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐ表面のＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向における位置制御を行う。
次に、液浸機構１の液体供給機構１０及び液体回収機構２０について説明する。液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給する。液体供給機構１０は、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端を接続する供給管１３とを備えている。供給管１３の他端はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０の内部には、供給管１３の他端と供給口１２とを接続する内部流路（供給流路）が形成されている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。液体供給部１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。なお、液体供給機構１０のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。
液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収する。液体回収機構２０は、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端を接続する回収管２３とを備えている。回収管２３の他端はノズル部材７０に接続されている。ノズル部材７０の内部には、回収管２３の他端と回収口２２とを接続する内部流路（回収流路）が形成されている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお、液体回収機構２０の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。
液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２はノズル部材７０の下面７０Ａに形成されている。ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの表面、及び基板ステージＰＳＴの上面８７と対向する位置に設けられている。ノズル部材７０は、投影光学系ＰＬの像面側に配置される少なくとも１つの光学素子（本例では、第１光学素子ＬＳ１）の側面を囲むように設けられた環状部材であって、供給口１２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、露光光ＥＬの光路空間Ｋ１（第１光学素子ＬＳ１）を囲むように複数設けられている。
図４に示すように、本実施形態においては、供給口１２は、露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を囲むように４つ設けられており、供給口１２のそれぞれは、所定長さ及び所定幅を有する平面視円弧状のスリット状に設けられている。また、回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、光路空間Ｋ１に対して供給口１２よりも外側に設けられており、光路空間Ｋ１（第１光学素子ＬＳ１）及び供給口１２を囲むように環状に設けられている。また、本実施形態の回収口２２には多孔部材が設けられている。多孔部材は、例えばセラミックス製の多孔体、チタン製の板状メッシュによって構成されている。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１及び液体回収部２１のそれぞれを駆動する。制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで液体供給部１１から液体ＬＱが送出されると、その液体供給部１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の供給流路を介して、供給口１２より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。また、制御装置ＣＯＮＴのもとで液体回収部２１が駆動されると、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱは回収口２２を介してノズル部材７０の回収流路に流入し、回収管２３を流れた後、液体回収部２１に回収される。
次に、マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴと基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動しつつ基板Ｐを露光するときの制御方法の一例について説明する。
図３に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１がマトリクス状に設定されており、これら基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１が順次露光される。基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを液浸露光するときには、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で、露光光ＥＬ（投影光学系ＰＬ）に対して基板ステージＰＳＴに保持された基板ＰをＹ軸方向に移動しつつ、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを走査露光する。図３に示すように、本実施形態における投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲはＸ軸方向を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定されている。制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬが照射される投影領域ＡＲと、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれとを、図３中、矢印ｙ１、ｙ２で示す方向に相対的に移動しつつ、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを走査露光する。
本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１の、最初に第１ショット領域Ｓ１を走査露光する。第１ショット領域Ｓ１を走査露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、第１ショット領域Ｓ１を走査開始位置へ移動するとともに、投影領域ＡＲと第１ショット領域Ｓ１とが矢印ｙ１で示す方向に相対的に移動するように基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を移動し、第１ショット領域Ｓ１を走査露光する。第１ショット領域Ｓ１を走査露光した後、制御装置ＣＯＮＴは、次の第２ショット領域Ｓ２を走査露光するために、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）とをＸ軸方向に相対的にステッピング移動する。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐをステッピング移動して、第２ショット領域Ｓ２を走査開始位置へ移動するとともに、投影領域ＡＲと第２ショット領域Ｓ２とが矢印ｙ２で示す方向に相対的に移動するように基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を移動し、第２ショット領域Ｓ２を走査露光する。第２ショット領域Ｓ２を走査露光した後、制御装置ＣＯＮＴは、次の第３ショット領域Ｓ３を走査露光するために、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）とをＸ軸方向に相対的にステッピング移動する。以下同様に、制御装置ＣＯＮＴは、一つのショット領域を走査露光した後、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域を走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら、第１〜第２１ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを順次露光する。
制御装置ＣＯＮＴは、一つのショット領域を走査露光するとき、そのショット領域を走査開始位置に移動した後、Ｙ軸方向に関して、加速する加速状態、一定速度で移動する定速状態、及び減速する減速状態の順に遷移するように、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）を駆動する。走査露光時には、投影光学系ＰＬのスリット状（矩形状）の投影領域ＡＲに、マスクＭ上における露光光ＥＬの照明領域ＭＲに応じたマスクＭの一部のパターン像が投影される。
上述の定速状態においては、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介して粗動ステージＭＳＴ１を所定の走査速度Ｖｍで＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に走査するのと同期して、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴを−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に走査速度Ｖｐ（＝β・Ｖｍ）で走査するとともに、このときに生じる微動ステージＭＳＴ２と基板ステージＰＳＴ（マスクＭのパターンと基板Ｐのショット領域）との相対位置誤差を小さくするように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを介して微動ステージＭＳＴ２の動作を制御する。
制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計９２、９４、及び基板ステージＰＳＴの位置情報を計測するＸＹ干渉計９６のそれぞれの計測結果をモニタしつつ、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動する。
制御装置ＣＯＮＴは、ＸＹ干渉計９６の計測結果より得られた基板ステージＰＳＴの位置情報、及び速度情報に基づいて、基板ステージＰＳＴが干渉計システム９０（ＸＹ干渉計９６）で規定される座標系内における目標位置に配置されるように、且つ基板Ｐが目標速度Ｖｐで移動されるように、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを制御する。なお制御装置ＣＯＮＴは、例えばＸＹ干渉計９６の計測結果を微分することにより、基板ステージＰＳＴの速度情報を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、ＸＹ干渉計９６の計測結果に基づいて、基板ステージＰＳＴの位置と目標位置との差、及び基板ステージＰＳＴの速度と目標速度Ｖｐとの差を小さくするための制御量（基板ステージＰＳＴを目標速度Ｖｐで移動させるための制御量）を算出し、その制御量に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動するといった所謂フィードバック制御を行う。
また、制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ用干渉計９２の計測結果より得られた粗動ステージＭＳＴ１の位置情報、及び速度情報に基づいて、粗動ステージＭＳＴ１が干渉計システム９０（粗動ステージ用干渉計９２）で規定される座標系内における目標位置に配置されるように、且つ粗動ステージＭＳＴ１が目標速度Ｖｍで移動されるように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを制御する。なお制御装置ＣＯＮＴは、例えば粗動ステージ用干渉計９２の計測結果を微分することにより、粗動ステージＭＳＴ１の速度情報を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、粗動ステージ用干渉計９２の計測結果に基づいて、粗動ステージＭＳＴ１の位置と目標位置との差、及び粗動ステージＭＳＴ１の速度と目標速度Ｖｍとの差を小さくするための制御量（粗動ステージＭＳＴ１を目標速度Ｖｍで移動させるための制御量）を算出し、その制御量に基づいて粗動ステージＭＳＴ１を駆動するといった所謂フィードバック制御を行う。
また、制御装置ＣＯＮＴは、干渉計システム９０で規定される座標系内において、微動ステージＭＳＴ２と基板ステージＰＳＴとが所望の位置関係となるように、微動ステージ用干渉計９４の計測結果より得られた微動ステージＭＳＴ２の位置情報及び／又は速度情報と、ＸＹ干渉計９６の計測結果より得られた基板ステージＰＳＴの位置情報及び／又は速度情報とに基づいて、マスクステージＭＳＴＤ（微動ステージＭＳＴ２）を制御する。制御装置ＣＯＮＴは、微動ステージＭＳＴ２と基板ステージＰＳＴとの相対位置誤差が小さくなるように、ＸＹ干渉計９６及び微動ステージ用干渉計９４の計測結果に基づいて、微動ステージＭＳＴ２を駆動するといった所謂フィードバック制御を行う。
このように、制御装置ＣＯＮＴは、干渉計９２、９４、９６を含む干渉計システム９０を使って、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴそれぞれの移動情報（位置情報、速度情報、加速度情報の少なくとも１つを含む）を求め、干渉計システム９０で規定される座標系内においてマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとのそれぞれが所望状態（所望位置、所望速度、所望加速度）となるように、且つ、マスクＭと基板Ｐと（微動ステージＭＳＴ２と基板ステージＰＳＴと）が所望の位置関係となるように、マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤ及び基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの移動を制御する。
なお、ＸＹ干渉計９６の計測結果と微動ステージ用干渉計９４の計測結果に基づいて微動ステージＭＳＴ２の移動をフィードバック制御した場合にも、微動ステージＭＳＴ２と基板ステージＰＳＴとの間に微小な同期制御誤差が残留する可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、後述するように、ＸＹ干渉計９６の計測結果と微動ステージ用干渉計９４の計測結果とをモニタして、その結果を記憶装置ＭＲＹに記憶することができる。
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐに露光する方法について図５のフローチャート図を参照しながら説明する。
本実施形態においては、デバイス製造のための基板Ｐの実露光を行う前に、基板ステージＰＳＴの移動制御精度を求めて、基板Ｐの露光条件を決定する。液浸露光装置ＥＸにおいて、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で、基板ステージＰＳＴを制御して、光路空間Ｋ１（露光光ＥＬ）に対して基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）を移動しつつ基板Ｐを露光する場合、液体ＬＱの粘性抵抗、液体ＬＱに起因する振動等によって、基板ステージＰＳＴの移動制御精度が変動（劣化）する可能性がある。基板ステージＰＳＴの移動制御精度には、ＸＹ方向に関する移動制御精度と、Ｚ軸方向に関する移動制御精度とが含まれる。
基板ステージＰＳＴのＸＹ方向に関する移動制御精度は、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとの同期誤差を含む。同期誤差は、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを所定の走査方向に関して同期移動させたとき、干渉計システム９０で規定される座標系内におけるマスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとの相対的な位置ずれ量（位置誤差）を含む。
また、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で基板ステージＰＳＴを移動させるときの条件に応じて、同期誤差が変動する可能性がある。その条件には、露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすときの液浸条件が含まれ、液浸条件に応じて、同期誤差が変動する可能性がある。ここで、液浸条件は、液浸機構１が光路空間Ｋ１に液体ＬＱを供給するための供給条件、及び液体ＬＱを回収するための回収条件の少なくとも一方を含む。より具体的には、液浸条件には、例えば光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量、あるいは単位時間当たりの液体回収量が含まれる。
そこで、本実施形態においては、基板Ｐの露光を行う前に、複数の条件のそれぞれの下で基板ステージＰＳＴの移動制御精度を求め、各条件の下での移動制御精度を評価し、移動制御精度（誤差）が小さくなる最適な露光条件を決定する処理を行う。
簡単のため、以下の説明においては、基板ステージＰＳＴのＸＹ方向に関する移動制御精度、具体的にはマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動するときの同期誤差を評価し、同期誤差が最も小さくなるような露光条件を決定する場合を例にして説明する。また、露光条件（液浸条件）として、同期誤差が小さくなるような光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を決定する場合を例にして説明する。
まず、制御装置ＣＯＮＴは、第１の条件の下での同期誤差を求めるための準備を行う（ステップＳＡ１）。制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴにマスクＭをロードするとともに、基板ステージＰＳＴに基板Ｐをロードする。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って、第１の条件の下で光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、露光装置ＥＸを第１の条件に設定する（ステップＳＡ２）。ここでは、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って光路空間Ｋ１に単位時間当たりＢ１［リットル］の液体ＬＱを供給するものとする。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、第１の条件の下で光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で、目標情報（目標位置及び／又は目標速度）を出力し、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを制御して、マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴと基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動させる。本実施形態においては、同期誤差を求めるための同期移動は、デバイスを製造するための実露光と同様、図３を参照して説明したように、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれをステップ・アンド・スキャン方式で露光するように行われる。
なお、以下の説明においては、干渉計システム９０を使った、マスクステージＭＳＴの微動ステージＭＳＴ２（マスクＭ）と基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）とのそれぞれの位置情報の計測は、各ショット領域の露光と並行して行われるかのように記載しているが、実際に基板Ｐに露光光ＥＬは照射されていない。
制御装置ＣＯＮＴは、まず、ショット領域Ｓ１を走査露光するように、Ｙ軸方向に関してマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを同期移動しつつ、干渉計システム９０を使って、マスクステージＭＳＴの微動ステージＭＳＴ２（マスクＭ）と基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）とのそれぞれの位置情報を計測する（ステップＳＡ３）。
制御装置ＣＯＮＴは、干渉計システム９０の計測値、具体的には微動ステージ用干渉計９４及びＸＹ干渉計９６それぞれの計測値を所定のサンプリング間隔で同時に取得する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴそれぞれの位置情報を所定のサンプリング間隔で同時に取得する。制御装置ＣＯＮＴは、取得した計測値（微動ステージＭＳＴ２及び基板ステージＰＳＴの位置情報）を、ショット領域Ｓ１の露光開始時点を基準とした時間（時刻）に対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。
このことを図６の模式図を参照しながら説明する。基板Ｐ上のあるショット領域（例えば、ショット領域Ｓ１）を露光する際、投影光学系ＰＬに対するマスクＭ及び基板Ｐのそれぞれの位置は、時間の経過とともに変化する。すなわち、図６に示すように、露光開始時点である時刻ｔ１において投影領域ＡＲの中心に基板Ｐ上の点Ｌ１があり、以後、時刻ｔ２、ｔ３、…、ｔｎ、…と時間が経過するにつれて投影領域ＡＲの中心に基板Ｐ上の各点Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｎ、…が順次移動する。制御装置ＣＯＮＴは、時刻ｔ１を基準として、干渉計システム９０の計測値（微動ステージ用干渉計９４及びＸＹ干渉計９６の計測値）を各時刻ｔ２、ｔ３、…、ｔｎ、…に対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、複数のショット領域Ｓ２〜Ｓ２１を順次走査露光するように、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを移動するとともに、干渉計システム９０の計測値を順次記憶装置ＭＲＹに記憶する。
次に、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとを同期移動しつつマスクＭと基板Ｐとの位置情報を干渉計システム９０を使って計測した計測結果に基づいて、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとの同期誤差を導出する（ステップＳＡ４）。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに同時刻に記憶されている干渉計９４、９６の計測結果に基づいて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向の各方向についての、微動ステージＭＳＴ２（マスクＭ）と、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）との同期誤差ＥｒｒＸ、ＥｒｒＹ、Ｅｒｒθを求める。上述のように、同期誤差は、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとを同期移動させたときの、干渉計システム９０で規定される座標系内におけるマスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとの所望の相対位置関係からのずれ量（相対位置誤差）なので、制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）及び基板ステージＰＳＴそれぞれの二次元方向（ＸＹ方向）の位置情報及び回転情報を計測可能な干渉計９４、９６の計測結果に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の各方向に関する同期誤差を求めることができる。
この結果、一つのショット領域に関して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向のそれぞれの方向毎に、例えば図７に示されるような同期誤差の変化を示すグラフが得られる。ここで、図７に示すグラフの縦軸は同期誤差であり、横軸は時間である。なお図７のグラフにおいて、横軸は時間軸であるが、干渉計システム９０で規定される基板Ｐ上の座標軸（例えばＹ軸）であってもよい。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１の全てについて、同期誤差を求める。
次に、制御装置ＣＯＮＴは、求めた同期誤差に基づいて、基板Ｐ上のショット領域内の任意の点Ｌｎがスリット領域としての照明領域ＭＲ、すなわち照明領域ＭＲと共役な投影領域ＡＲに入ってから出るまでの間の同期誤差の平均値（以下、適宜「移動平均」と称する）、及び同期誤差の平均値のまわりの散らばり度合としての標準偏差（以下、適宜「移動標準偏差」と称する）を求める（ステップＳＡ５）。
移動平均（ＭＡ：moving average）及び移動標準偏差（ＭＳＤ：moving standard deviation）は、以下の（１）、（２）式を用いて求めることができる。なおここでは、点Ｌｎが投影領域ＡＲに入ってから出るまでの間のデータの取り込み回数、すなわちｎ番目のデータを中心に、スリット幅（投影領域ＡＲの走査方向の幅：例えば８ｍｍ）でデータを取得したときのデータ数をｍ回とする。
Figure 2006295151
（１）式において、Ａｖ（ＥｒｒＸ）ｎ、Ａｖ（ＥｒｒＹ）ｎ、Ａｖ（Ｅｒｒθ）ｎは、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向の移動平均を示す。
Figure 2006295151
（２）式において、σ（ＥｒｒＸ）ｎ、σ（ＥｒｒＹ）ｎ、σ（Ｅｒｒθ）ｎは、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向の移動標準偏差を示す。
この結果、一つのショット領域に関して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向のそれぞれの方向毎に、図８（Ａ）に示すような移動平均の変化を示すグラフ、及び図８（Ｂ）に示すような移動標準偏差の変化を示すグラフが得られる。ここで、図８に示すグラフの縦軸は同期誤差であり、横軸はショット座標系のＹ軸である。図８（Ａ）の横軸Ｌｎの点に対応する点Ｑは、上述の図７の同期誤差のグラフ中の点Ｌｎ−（ｍ−１）／２から点Ｌｎ＋（ｍ−１）／２の区間の平均値に相当する。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１の全てのそれぞれについて、移動平均及び移動標準偏差を求める。
制御装置ＣＯＮＴは、同期誤差、その同期誤差より導出した移動平均及び移動標準偏差に関する情報を記憶装置ＭＲＹに記憶する（ステップＳＡ６）。
以上により、第１の条件における同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差が求められる。第１の条件における同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差を求めた後、制御装置ＣＯＮＴは、第１の条件とは異なる第２の条件の下で、上述のステップＳＡ２〜ステップＳＡ６と同様の処理を行う。
具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って光路空間Ｋ１に単位時間当たりＢ２［リットル］の液体ＬＱを供給しつつマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを同期移動し、そのときの干渉計システム９０の計測結果に基づいて、ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれと対応させて、同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差等を導出する。第２の条件における液体供給量Ｂ２は、第１の条件における液体供給量Ｂ１とは異なる値である。そして、制御装置ＣＯＮＴは、第２の条件の下での同期誤差、その同期誤差より導出した移動平均、及び移動標準偏差に関する情報を記憶装置ＭＲＹに記憶する。以下同様に、制御装置ＣＯＮＴは、互いに異なる任意のＮ通りの条件のそれぞれの下（供給量Ｂ１〜ＢＮ）で、上述のステップＳＡ２〜ステップＳＡ６と同様の処理を行う。制御装置ＣＯＮＴは、各条件のそれぞれの下で同期誤差、その同期誤差より導出した移動平均及び移動標準偏差に関する情報を記憶装置ＭＲＹに記憶する（ステップＳＡ７、ＳＡ１０）。
制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報、すなわち、同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差に関する情報の少なくとも一つに基づいて、デバイスを製造するための基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する（ステップＳＡ８）。
すなわち、所定条件（ここでは単位時間当たりの液体供給量）を変化させた場合、例えば液体ＬＱに接触する物体（基板Ｐ、基板ステージＰＳＴの上面８７、第１光学素子ＬＳ１、ノズル部材７０等）に作用する力、振動状態等が変動する可能性がある。そして、その物体に作用する力、振動状態等の変動に伴って、同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差が変動する可能性がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ６において記憶された同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差の少なくとも一つに基づいて、最適な露光条件（単位時間当たりの液体供給量）を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、各条件の下での最適な露光条件を決定する。
なお、上述の移動平均は、同期における低周波のずれ成分にあたり、その移動平均により、同期誤差が基板Ｐ上に投影されるパターンの像の位置ずれ、すなわちパターン像の動的なディストーションに与える影響をある程度定量的に評価することができる。また、上述の移動標準偏差は、同期における高周波のずれ成分にあたり、移動標準偏差により、同期誤差が基板Ｐ上に投影されるパターン像の分解能の劣化、像コントラスト（解像度）の劣化にどの程度の影響を与えるかをある程度定量的に評価することができる。
また、ステップＳＡ８においては、同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差のそれぞれが相対的に小さくなる条件を露光条件として決定してもよいし、同期誤差、移動平均、及び移動標準偏差の中から重要な誤差情報（ここでは１つ又は２つ）を選択し、その選択された誤差が最も小さくなる条件を露光条件として定めるようにしてもよい。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定された露光条件に基づいて、デバイスを製造するための基板Ｐを露光する（ステップＳＡ９）。デバイスを製造するための基板Ｐを露光する際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴにデバイスを製造するための基板Ｐをロードする。そして、ステップＳＡ８で決定された露光条件の下で、パターンを有するマスクＭを保持したマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動する。これにより、露光光ＥＬで照明されたスリット状の照明領域ＭＲに対してマスクＭが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に走査されるのと同期して照明領域ＭＲと共役な投影領域ＡＲに対して基板Ｐが投影光学系ＰＬの縮小倍率βに応じた速度で−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に走査され、マスクＭのパターン形成領域に形成されたパターンが基板Ｐ上のショット領域に逐次転写される。また、一つのショット領域の露光が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを非走査方向（Ｘ軸方向）に所定距離移動して、次のショットの走査開始位置へのステッピング動作を行った後、走査露光を行い、このようにしてステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う。
以上、露光条件（供給条件）として、単位時間当たりの液体供給量を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光する場合を例にして説明したが、同期誤差は、他の液浸条件の違いに応じても変動する可能性がある。例えば、複数の供給口１２のそれぞれからの単位時間当たりの液体供給量に応じても変動する可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、供給条件として、複数の供給口１２のそれぞれからの単位時間当たりの液体供給量を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、複数の供給口１２のそれぞれからの単位時間当たりの液体供給量を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、同期誤差は、液体ＬＱを回収するときの回収条件によっても変動する可能性がある。回収条件には、例えば単位時間当たりの液体回収量が含まれる。また、本実施形態においては、回収口２２には多孔部材が設けられており、液浸機構１は、回収口２２から液体ＬＱのみを回収することが可能であるが、回収口２２から液体ＬＱと気体とを一緒に回収する可能性もある。そのため、回収条件には、回収口２２から液体ＬＱを回収するときの液体と気体との比率も含まれる。制御装置ＣＯＮＴは、上述の回収条件を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、回収条件を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、液体の供給位置と回収位置の少なくとも一方を変化させた場合にも同期誤差は変動する可能性がある。したがって、液体の供給位置と回収位置の少なくとも一方が可変の場合には、制御装置ＣＯＮＴは、液体の供給位置と回収位置の少なくとも一方を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことによって、最適な露光条件を決定することができる。
また、投影領域ＡＲにおける液体ＬＱの流れ方向を変化させた場合にも同期誤差が変動する可能性がある。投影領域ＡＲにおける液体ＬＱの流れ方向は、例えば液体の供給位置と回収位置との少なくとも一方を変化させることによって変えることができる。したがって、液体ＬＱの流れ方向が可変の場合には、制御装置ＣＯＮＴは、液体の流れ方向を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことによって、最適な露光条件を決定することができる。
また、図９の模式図に示すように、ノズル部材７０を囲むように、回収口２２とは別の第２回収口２２’を有する第２ノズル部材７０’を設ける構成が考えられる。ここで、第２回収口２２’は、回収口２２で回収しきれなかった液体ＬＱを回収するためのものであり、これにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの漏出が防止されている。そして、第２回収口２２’を介した吸引力などを含む回収条件に応じて、同期誤差が変動する可能性がある。制御装置ＣＯＮＴは、第２回収口２２’による回収条件を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、同期誤差は、基板Ｐの移動条件に応じて変動する可能性もある。基板Ｐの移動条件は、基板Ｐの移動速度、加減速度、及び移動方向（移動軌跡）の少なくとも一つを含む。図１０は一つのショット領域を走査露光するときの基板Ｐの移動状態の一例を示すグラフであって、横軸は時間、縦軸は基板Ｐの速度である。図１０に示すように、一つのショット領域を走査露光するとき、Ｙ軸方向に関して、加速する加速状態、一定速度で移動する定速状態、及び減速する減速状態の順に遷移するように、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）が移動する。制御装置ＣＯＮＴは、例えば基板Ｐの移動速度を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板Ｐの移動速度を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、基板Ｐの加速状態に応じても、同期誤差が変動する可能性がある。具体的には、定速状態での同期誤差は、基板Ｐの加速状態における加速度に応じて変動する可能性がある。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの加速度を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板Ｐの加速度を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。また、図１０において、第１の加速度プロファイルＡＣ１で加速した場合と、第２の加速度プロファイルＡＣ２で加速した場合とでは、その後の定速状態における移動速度が同じであっても、定速状態での同期誤差が互いに異なる可能性がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの加速度プロファイルを変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板Ｐの加速度プロファイルを含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
同様に、基板Ｐの減速状態（減速度及び減速プロファイルの少なくとも一方を含む）に応じても、定速状態における同期誤差が変動する可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの減速状態を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板Ｐの減速状態を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、同期誤差は、光路空間Ｋ１に対する基板Ｐの移動方向（移動軌跡）に応じても変動する可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの移動方向（移動軌跡）を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板Ｐの移動方向（移動軌跡）を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。なお、基板Ｐの移動方向（移動軌跡）は、例えば各ショット領域を走査露光するときの基板Ｐの移動方向（＋Ｙ方向、−Ｙ方向）、ステッピング移動中の基板Ｐの移動方向、移動距離、移動路などが含まれる。
また、同期誤差は、光路空間Ｋ１と基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）との位置関係に応じて変動する可能性がある。すなわち、光路空間Ｋ１と基板ステージＰＳＴとの位置関係に応じて、光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱを含む基板ステージＰＳＴの重心位置が変動し、その重心位置の変動に伴って、同期誤差が変動する可能性がある。例えば、光路空間Ｋ１（液体ＬＱ）と基板ステージＰＳＴとが図１１（Ａ）に示すような位置関係にある場合と、図１１（Ｂ）に示すような位置関係にある場合とでは、液体ＬＱを含む基板ステージＰＳＴの重心位置が互いに異なる。なお、図１１（Ａ）は、例えば第７ショット領域Ｓ７近傍を走査露光している状態であり、図１１（Ｂ）は、例えば第１５ショット領域Ｓ１５近傍を走査露光している状態である。したがって、上述のように、基板Ｐ上のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１に対応する同期誤差を求めることによって、光路空間Ｋ１と基板ステージＰＳＴとの位置関係に応じた同期誤差の変動を精度よく評価することができる。
また、上述のようにショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれに対応して同期誤差を求めた場合には、制御装置ＣＯＮＴは、ショット領域に応じた同期誤差の評価結果に基づいて、各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１毎に、液浸領域ＬＲを形成した状態での最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて、基板Ｐ上の各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１を露光することができる。
また、図１２の模式図に示すように、ノズル部材７０を囲むように、光路空間Ｋ１の外側から光路空間Ｋ１に向けて気体を吹き付ける吹出口８２を有する第３ノズル部材８０を設ける構成が考えられる。吹出口８２は、光路空間Ｋ１に向けて気体を吹き付けることにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱの漏出を防止する。そして、吹出口８２より光路空間Ｋ１に向けて気体を吹き付けるときの吹き付け条件に応じて、同期誤差が変動する可能性がある。ここで、吹き付け条件は、吹出口８２から吹き出される単位時間当たりの気体の量、光路空間Ｋ１に対して気体を吹き付ける方向などを含む。制御装置ＣＯＮＴは、気体の吹き付け条件を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、同期誤差が最も小さくなるような気体の吹き付け条件を含む露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
また、同期誤差は、液体ＬＱに接触する物体の条件に応じて変動する可能性がある。物体は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐ、あるいは基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの周囲に配置された部材（基板ステージＰＳＴの上面８７など）を含む。また、物体の条件には、液体ＬＱとの接触角（転落角を含む）に関する条件が含まれる。
図１３（Ａ）は基板Ｐの断面図の一例である。図１３（Ａ）において、基板Ｐは、基材１００と、その基材１００の上面１００Ａに設けられた膜１０１とを有している。基材１００は半導体ウエハを含む。膜１０１は感光材（レジスト）によって形成されており、基材１００の上面１００Ａの中央部の殆どを占める領域に所定の厚みで被覆されている。なお、図１３（Ａ）において、基材１００の上面１００Ａの周縁部の感光材（膜）１０１は除去されている。図１３（Ａ）においては、膜（感光材）１０１が基板Ｐの最上層に設けられており、この膜１０１が液浸露光時において液体ＬＱと接触する液体接触面となる。
図１３（Ｂ）は基板Ｐの別の例を示す図である。図１３（Ｂ）において、基板Ｐは、膜１０１の表面を覆う第２膜１０２を有している。第２膜１０２はトップコート膜と呼ばれる保護膜によって形成されている。図１３（Ｂ）においては、第２膜（保護膜）１０２が基板Ｐの最上層に設けられており、この第２膜１０２が液浸露光時において液体ＬＱを接触する液体接触面となる。
基板Ｐの液体ＬＱと接触する膜が変化すると、基板Ｐの液体ＬＱとの接触角に関する条件が変化する場合がある。すなわち、基板Ｐの液体ＬＱとの接触角は、基板Ｐの表面がレジスト膜かトップコート膜かによっても変化する可能性があるし、レジスト膜やトップコート膜の種類によって変化する場合もある。液体ＬＱと基板Ｐとの接触角は、液体ＬＱの圧力を変化させる要因となるため、同期誤差は、基板Ｐの液体ＬＱとの接触角に関する条件に応じて変動する可能性がある。
したがって、上述の実施形態のように、デバイス製造に用いられる基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを形成した状態で同期誤差を求めることによって、デバイス製造にのために基板Ｐを走査露光するときに生じ得る同期誤差の変動を精度よく評価することができる。
また、基板Ｐの周縁領域に設けられたショット領域を露光するときなどにおいては、図１４に示すように、液体ＬＱの液浸領域ＬＲは、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの周囲に配置された基板ステージＰＳＴの上面８７とに跨るようにして同時に形成される可能性がある。基板Ｐの表面の液体ＬＱとの接触角（親和性）と基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角（親和性）とが異なる場合、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面のみに形成されている状態での同期誤差と、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面とに同時に形成されている状態での同期誤差とは互いに異なる可能性がある。
また、基板ステージＰＳＴの上面８７における液体ＬＱとの接触角は１００度以上（例えば１００°〜１３０°）であることが望ましい。但し、基板Ｐの表面における液体ＬＱとの接触角は、基板ステージＰＳＴに搬入される基板Ｐ表面の膜（保護膜、感光材）によって、例えば３０°〜１１０°の範囲で変化しうるため、基板ステージＰＳＴの上面８７における液体ＬＱの接触角と基板Ｐ表面における液体ＬＱの接触角との差が同期誤差に影響を及ぼす可能性がある。
したがって、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面８７とに跨って形成されるような状態でも同期誤差を計測しておくのが望ましい。例えば、制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面８７とに跨って形成されるような状態で、液浸条件、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の移動条件などを変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことによって、基板Ｐの周縁付近に設けられたショット領域を露光するときの最適な条件を決定することができる。
また、制御装置ＣＯＮＴは、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面のみに形成されている状態での同期誤差と、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面とに同時に形成されている状態での同期誤差との双方を小さくするように、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面のみに形成されている状態で基板Ｐを露光するときの条件と、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面とに同時に形成されている状態で基板Ｐを露光するときの条件とを互いに異なる条件に設定してもよい。
また、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角を変えつつ、上述のステップＳＡ２〜ＳＡ６と同様の処理を行うことにより、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角に関する条件を含む最適な露光条件を決定し、その決定された露光条件に基づいて基板Ｐを露光することができる。
なお、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角を変える場合には、例えば互いに異なる物性（接触角）を有する所定材料を上面８７に被覆するようにすればよい。あるいは、上面８７を形成するプレート部材を基板ステージＰＳＴの基材と交換可能に設けておき、互いに異なる接触角を有するプレート部材を複数用意しておくことにより、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角を変えることができる。あるいは、基板ステージＰＳＴの上面８７をプラズマ加工などの機械的処理や化学薬品を用いた化学的処理を施してもよい。なお、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱに対する接触角が変更できる場合には、基板ステージＰＳＴの上面８７の液体ＬＱとの接触角と、基板Ｐの表面の液体ＬＱとの接触角とをほぼ同じ値にすることによって、基板Ｐの表面を含む基板ステージＰＳＴ上の接触角分布を均一化することができるため、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面のみに形成されている状態での同期誤差と、液浸領域ＬＲが基板Ｐの表面と基板ステージＰＳＴの上面とに同時に形成されている状態での同期誤差との差異を小さくすることができる。
以上のように、液浸条件、基板の移動条件など、同期誤差が変動する可能性ある条件を列挙したが、これらの条件のすべてに関して同期誤差の変化を計測、評価しなくてもよく、必要に応じて、これらの条件の一つの条件を変化させながら、あるいは複数の条件のそれぞれを変化させながら同期誤差を計測して、基板Ｐの最適な露光条件を決定することができる。
また上述の実施形態のように、デバイス製造のための実露光で使用される基板Ｐを基板ステージＰＳＴに保持した状態で同期誤差を求めて、最適な露光条件を決定するのが望ましいが、実露光に使用される基板Ｐと異なる評価用の基板を基板ステージＰＳＴに保持して、同期誤差を求めるようにしてもよい。この場合、基板Ｐと同一の膜が表面に形成された評価用の基板を基板ステージＰＳＴに保持して、同期誤差を求めるようにしてもよい。また、上述したように、表面の膜によって液体ＬＱとの接触角が変わり、同期誤差の起こり方も変化する可能性があるので、表面の膜が異なる複数種の評価用基板を順次基板ステージＰＳＴに保持し、複数種の評価用基板のそれぞれについて液浸条件、基板の移動条件などを変えながら同期誤差を求め、デバイス製造に用いられる基板Ｐを露光するときに、その基板Ｐ表面の膜条件と同一または類似の評価用基板に関する同期誤差の評価結果に基づいて、最適な露光条件を決定するようにしてもよい。
また上述の実施形態においては、同期誤差の移動平均と移動標準偏差を求めているが、どちらか一方を求めるだけでもよいし、どちらも求めずに、図７に示したような同期誤差を求めて、露光条件を決定してもよい。
また上述の実施形態においては、露光装置ＥＸは粗動ステージ用干渉計９２と微動ステージ用干渉計９４とを備えているが、粗動ステージ用干渉計９２を省略して、微動ステージ用干渉計９４（及びＸＹ干渉計９６）の計測結果に基づいて粗動ステージＭＳＴ１と微動ステージＭＳＴ２の位置制御を行うようにしてもよい。また、マスクステージＭＳＴ（粗動ステージＭＳＴ１と微動ステージＭＳＴ２）及び基板ステージＰＳＴの制御も上述の制御に限られず、各種制御方法を採用することができる。さらに、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に微動可能な微動ステージを基板ステージＰＳＴに設け、制御装置ＣＯＮＴは走査露光時、マスクＭと基板Ｐとの相対位置誤差が小さくなるように、微動ステージＭＳＴ２の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、基板ステージＰＳＴの微動ステージを駆動してもよい。なお、基板ホルダＰＨを、基板ステージＰＳＴの一部（例えばＺ軸、θＸ及びθＹ方向に微動されるテーブル）と一体に構成してもよい。
また、上述の実施形態においては、マスクステージＭＳＴは、粗動ステージＭＳＴ１と微動ステージＭＳＴ２を備えているが、国際公開第２００４／０７３０５３号パンフレット（対応する米国特許公開第２００５／０２４８７４４号）に開示されているように、粗動ステージと微動ステージに分離していないマスクステージを用いることもできる。
また、上述の実施形態においては、マスクステージＭＳＴに、デバイス製造のための本露光で使用されるマスクＭを保持した状態で同期誤差を求めるようにしているが、本露光で用いられるものとは異なるマスクを用いても良いし、マスクステージＭＳＴに何も搭載しなくてもよい。
また、上述の実施形態においては、基板Ｐを露光するときのショット領域の配置で規定されるすべてのショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれに対応させて同期誤差を求めているが、一部の少なくとも一つのショット領域（例えば、図３中の四隅のショット領域Ｓ１、Ｓ３、Ｓ１９、Ｓ２１と、中央部のショット領域Ｓ１１）に対応させて同期誤差を求めるようにしてもよい。また、基板Ｐを露光するときのショット領域の配置情報を使わずに、基板Ｐ上の所定の位置（望ましくは複数位置）で同期誤差を求めるようにしてもよい。
＜第２実施形態＞
以上、基板ステージＰＳＴのＸＹ方向に関する移動制御精度、すなわちマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとをＹ軸方向に関して同期移動するときの同期誤差を評価し、最適な露光条件を決定する場合を例にして説明したが、光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱによって、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向に関する移動制御精度が変動（劣化）する可能性もある。以下の説明において、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向に関する移動制御精度を適宜、「フォーカス制御精度（誤差）」と称する。
第２実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求め、そのフォーカス制御精度（誤差）が小さくなるような露光条件を決定する。ここで、基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度は、基板ステージＰＳＴ上の所定面と、その所定面を一致させるべき目標面との位置誤差を含む。基板ステージＰＳＴ上の所定面は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面、あるいは基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの周囲に配置された基板ステージＰＳＴの上面８７を含む。なお、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの周囲（基板ステージＰＳＴの上面８７など）に、露光処理に関する計測器が搭載されている場合もある。
基板Ｐを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面の位置情報をフォーカス・レベリング検出系３０を使って検出し、その検出結果に基づいて、投影光学系ＰＬと光路空間Ｋ１に満たされた液体ＬＱとを介して形成される像面と、基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴを制御する。ここで、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面の位置情報は予め求められており、制御装置ＣＯＮＴは、予め求められている像面と基板Ｐの表面とを一致させるように、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行う。ところが、制御装置ＣＯＮＴが基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面と像面とを一致させるために基板ステージＰＳＴの位置制御を行っているにもかかわらず、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面と像面との間に位置誤差が生じる可能性がある。
そこで、第２実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、第１実施形態と同様に、基板Ｐの実露光を行う前に、複数の条件のそれぞれの下で基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求め、各条件の下でのフォーカス制御精度を評価し、そのフォーカス制御精度が良くなる（すなわちフォーカス制御誤差が小さくなる）最適な露光条件を決定する処理を行う。
なお簡単のために、第２実施形態においても、露光条件として単位時間当たりの液体供給量を決定する場合を例にして説明する。
まず、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１を使って、光路空間Ｋ１に単位時間当たりＢ１［リットル］の液体ＬＱを供給するといった第１の条件の下で、基板Ｐ上のショット領域Ｓ１を走査露光するように、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを同期移動するとともに、フォーカス・レベリング系３０の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行う。さらに、その位置制御後に残留した投影領域ＡＲ内における基板Ｐの表面と像面とのずれ量（残留誤差）を所定のサンプリング間隔で取得する。制御装置ＣＯＮＴは、取得した残留誤差をフォーカス制御精度として、ショット領域Ｓ１の露光開始点を基準とした時間（またはウエハ上の位置）と対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。
同様にして、制御装置ＣＯＮＴは、残りのショット領域Ｓ２〜Ｓ２１を順次走査露光するように、フォーカス・レベリング系３０の検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行いながら、マスクステージＭＳＴ（微動ステージＭＳＴ２）と基板ステージＰＳＴとを同期移動して、残りのショット領域Ｓ２〜Ｓ２１のそれぞれに対応するフォーカス制御精度（残留誤差）を記憶装置ＭＲＹに記憶する。
このようにして、第１の条件の下でのフォーカス制御精度（残留誤差）を求めた後、制御装置ＣＯＮＴは第２の条件（単位時間当たりの液体供給量Ｂ２［リットル］）の下でショット領域Ｓ１〜Ｓ２１に対応するフォーカス制御精度（残留誤差）を求めて記憶装置ＭＲＹに記憶する。以降同様にして、制御装置ＣＯＮＴは、互いに異なるＮ通りの条件（単位時間当たりの液体供給量Ｂ１〜ＢＮ）の下でショット領域Ｓ１〜Ｓ２１に対応するフォーカス制御精度（残留誤差）を求めて記憶装置ＭＲＹに記憶する。
制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されているフォーカス制御誤差（残留誤差）に基づいて、デバイス製造のために基板Ｐを露光するときの最適な露光条件を決定する。
すなわち、液浸領域ＬＲを形成した状態でマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを同期移動するときの条件（例えば、単位時間当たりの液体供給量）を変化させた場合、第１実施形態で説明した同期誤差と同様に、フォーカス制御精度（残留誤差）が変動する可能性があるため、記憶装置ＭＲＹに記憶されたフォーカス制御精度に基づいて、フォーカス残留誤差が小さくなるように、単位時間当たりの液体供給量を含む最適な露光条件を決定する。
そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定された露光条件に基づいて、デバイス製造のための基板Ｐをステップ・アンド・スキャン方式で露光する。
なお、第１実施形態と同様に、フォーカス制御精度は、単位時間当たりの液体供給量だけでなく、その他の液浸条件、基板（基板ステージＰＳＴ）の移動条件などの各種条件に応じて変化する可能性がある。したがって、第１実施形態で列挙した各種条件の少なくとも一つを必要に応じて選択し、その選択された条件を変化させながらフォーカス制御精度（残留誤差）を求めて、最適な露光条件を決定するのが望ましい。
なお、上述の説明においては、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行いながら、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果に基づいてフォーカス制御精度（残留誤差）を求めるようにしているが、Ｚ干渉計９８を使うこともできる。基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置情報は、Ｚ干渉計９８によって計測されている。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計９８の計測結果に基づいて、基板ステージＰＳＴの位置制御をしたり、基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求めることができる。例えば制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面形状（凹凸情報）を予め求めておくことにより、基板Ｐの表面と、予め求められている投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成される像面とを一致させるように、Ｚ干渉計９８の計測結果に基づいて、基板ステージＰＳＴの位置制御を行いながら、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果から、基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求めることができる。
また、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果に基づいて基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行いながら、Ｚ干渉計９８の計測結果から基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求めるようにしてもよい。
また、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系３０を使って検出した基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの表面のＺ軸、θＸ、θＹ方向に関する位置情報と、Ｚ干渉計９８を使って検出した基板ステージＰＳＴのＺ軸、θＸ、θＹ方向に関する位置情報とに基づいて、基板ステージＰＳＴの位置制御を行うとともに、フォーカス・レベリング検出系３０の検出結果とＺ干渉計９８の計測結果との少なくとも一方に基づいて、フォーカス制御精度を求めることができる。
また、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴの上面８７）の面位置をリアルタイムで検出可能なフォーカス・レベリング検出系３０を省いて、Ｚ干渉計９８の計測結果に基づいて基板ステージＰＳＴのＺ軸方向、θＸ方向、θＹ方向の位置制御を行いながら、Ｚ干渉計９８の計測結果から基板ステージＰＳＴのフォーカス制御精度を求めるようにしてもよい。
なお、上述の第２実施形態のように、デバイス製造のための露光で使用される基板Ｐを用いる場合、基板Ｐ表面の膜の影響、基板Ｐ表面の凹凸の影響なども加味されたフォーカス制御精度を求めることができるため、より最適な露光条件を決定することができるが、第１実施形態で説明したように、実露光に使用される基板Ｐと異なる評価用の基板を基板ステージＰＳＴに保持して、フォーカス制御精度を求めるようにしてもよい。
また、上述の第２実施形態においては、フォーカス制御精度を求めるために、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴを同期移動するようにしているが、基板ステージＰＳＴだけを動かしてフォーカス制御精度を求めるようにしてもよい。
また、第２実施形態においては、フォーカス制御精度についてのみ説明したが、第１実施形態で説明した同期誤差（移動平均、移動標準偏差の少なくとも一方を含む）を求めるときに、フォーカス制御精度（残留誤差）を同時に求めるようにしてもよいことは言うまでもない。
＜第３実施形態＞
また上述の第１及び第２実施形態においては、干渉計システム９０の計測結果やフォーカス・レベリング検出系３０の検出結果に基づいて同期誤差やフォーカス制御精度を求めているが、上述の各種条件の下で基板Ｐをテスト露光して、その露光結果に基づいて、同期誤差やフォーカス制御誤差を評価してもよい。
図１５のフロチャートに、テスト液浸露光による移動制御精度の評価方法の工程を示す。この方法では、上述の液浸条件を含む各露光条件の下で、所定パターンでテスト露光を行う（ＳＢ１）。このパターンとしては、例えば、図１６に示すように、長手方向が略走査方向に向いたくさび状の第１パターンＰ１と、長手方向が走査方向と略直交する方向に向いたくさび状の第２パターンＰ２とを組合わせて用いることができる。次いで、得られた基板上のテストパターンを現像してパターンＰ１及びＰ２の形状またはサイズを計測する（ＳＢ２）。最後に、その計測結果に基づいて同期誤差やフォーカス制御精度などの移動制御精度を決定または評価することができる。第１パターンＰ１の長さは走査方向に直交する方向の同期ずれによる影響を主に受け、第２パターンＰ２の長さは走査方向の同期ずれによる影響を主に受けることが分っている。それゆえ、第１パターンＰ１の寸法を異なる露光条件毎に求めることで露光条件の相違による、特に液浸条件の相違による同期誤差を求めることができる。さらには、第１パターンＰ１と第２パターンＰ２の長さの差をや比によりそれらのパターンの長さを比較することで現像プロセスの変動によるレジストパターンの寸法変化の影響を排除してマスクと基板の同期誤差を一層正確に求めることができる。なお、例えば特開平１１−３５４４２０号公報には、テスト露光された基板上のパターンの長さを計測することによって同期誤差を計測する方法の一例が開示されている。なお、ここではテスト露光が行われた基板を現像して得られるパターン（レジスト像）を計測するものとしたが、これに限らず、例えば現像を行わずにテスト露光によって基板に形成されるパターン（潜像）、あるいは現像及びエッチングを経て得られるパターンを計測してもよい。
以上のように、同期誤差やフォーカス制御精度は種々の条件に応じて変化する。これら種々の条件を最適化する場合には、例えばまず、プロセスに応じて基板Ｐの表面の膜が決定される。決定された基板Ｐの表面の膜に関する条件のもとで、光路空間Ｋ１に液体ＬＱを保持可能（液体ＬＱの漏出無し）で、且つ同期誤差、フォーカス制御精度、結像性能などの各種性能が最良状態となるような、最適な基板Ｐの移動条件、液浸条件などが決定される。
なお、結像性能のパラメータの一つとして、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成されるパターン像の波面収差が挙げられる。液浸条件を変更した場合、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して形成されるパターン像の波面収差が変動する可能性がある。例えば上述のように各種条件のもとでテスト露光を行い、そのテスト露光により得られた基板Ｐに形成されたパターン形状の計測結果に基づいて、同期誤差やフォーカス制御精度を求めるとともに、波面収差、最良状態となる露光条件を求めることができる。なお、波面収差を求める際に、例えば国際公開第２００５／０４３６０７号パンフレットに開示されている所定の波面収差計測器を用いるようにしてもよい。
以上説明したように、複数の条件の下で露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で基板ステージＰＳＴを移動させつつ基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の位置情報を計測することで、各条件において液体ＬＱが基板ステージＰＳＴの移動制御精度に及ぼす影響を評価したり、各条件での基板ステージＰＳＴの移動制御精度を求めることができる。そして、求めた移動制御精度に基づいて、最適な露光条件を決定することができる。そして、決定された露光条件に基づいて基板Ｐを良好に露光することができる。これにより、基板ステージＰＳＴの移動制御精度に起因する、露光不良の発生を回避することができる。
上述したように、上記各実施形態における液体ＬＱは純水を用いた。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジスト、光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
上記実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に第１光学素子ＬＳ１が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。なお、ノズル部材７０等の液浸機構１の構造は、上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号公報、国際公開第２００４／０５７５９０号公報、国際公開第２００５／０２９５５９号公報に記載されているものも用いることができる。
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされているが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たしてもよい。
また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子のマスク側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。
なお、上記実施形態の液体ＬＱは水（純水）であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。さらに、石英及び蛍石よりも屈折率が高い材料（例えば１．６以上）で光学素子ＬＳ１を形成してもよい。液体ＬＱとして、種々の液体、例えば、超臨界流体を用いることも可能である。
なお、上記実施形態では干渉計システム９０を用いてマスクステージＭＳＴや基板ステージＰＳＴの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えばエンコーダシステムを用いてもよい。エンコーダシステムを用いて基板ステージＰＳＴの位置情報を計測する場合、例えば基板ステージＰＳＴの上面に１次元の回折格子を所定方向に沿って設け、かつその所定方向と交差してヘッドユニットを配置することとしてもよい。また、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、その少なくとも一方の計測結果を用いてマスクステージＭＳＴや基板ステージＰＳＴの位置制御を行うようにしてもよい。例えば、少なくとも露光動作中はエンコーダシステムの計測結果を用いてステージの位置制御を行い、その他の動作（基板の交換など）では干渉計システムの計測結果を用いてステージの位置制御を行ってもよい。この場合、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。
なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを基板ステージなどを用いて順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。これらの方式の露光装置においても本発明に従って液浸露光の際の基板ステージの移動制御精度を有効に求めることができる。また、上記実施形態では投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズなどの光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸領域が形成される。
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６,３４１,００７、６,４００,４４１、６,５４９,２６９及び６,５９０,６３４）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６,２０８,４０７などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。この場合は、一方の基板ステージで液浸状態における同期誤差などを計測するようにしてもよいし、両方の基板ステージで液浸状態における同期誤差などを計測するようにしてもよい。
更に、特開平１１−１３５４００号公報、特開２０００−１６４５０４号公報（対応する米国特許第６,８９７,９６３号）などに開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材、及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
なお、上述の実施形態においては、基板ステージＰＳＴを使って同期誤差などを計測しているが、計測ステージを備えている場合には、計測ステージ上に液浸領域を形成した状態で計測ステージを移動させつつ計測ステージの移動制御精度（同期誤差など）を求め、その結果に基づいて露光条件を決定するようにしてもよい。
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５,８２５,０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクにかえて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応する米国特許第６,６１１,３１６号）に開示されているように、２つのマスクパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光し、露光した基板を現像する基板処理（露光処理）ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 マスクステージを上方から見た図である。 基板ステージを上方から見た図である。 ノズル部材を下方から見た図である。 露光方法の一実施形態を説明するためのフローチャートである。 マスクと基板との動作を説明するための模式図である。 同期誤差を説明するための図である。 移動平均及び移動標準偏差を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 露光条件の一例を説明するための図である。 第３実施形態におけるテスト露光を用いた移動制御精度の評価方法を示すフローチャートである。 第３実施形態におけるテスト露光に用いたパターンの形状を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
１…液浸機構、８２…吹出口、８７…上面、９０…干渉計システム、ＡＲ…投影領域（スリット領域）、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｋ１…光路空間、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、Ｍ…マスク、ＭＲ…照明領域（スリット領域）、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ

Claims (37)

  1. 露光光の光路空間を液体で満たした状態で前記露光光に対して基板ステージに保持された基板を移動しつつ前記基板を露光する露光方法であって、
    所定条件の下で前記光路空間を液体で満たした状態で前記基板ステージを制御して前記基板ステージを移動させつつ前記基板ステージに保持された基板の位置情報を計測する第１ステップと、
    前記計測結果に基づいて前記基板ステージの移動制御精度を求める第２ステップと、
    前記求めた移動制御精度に基づいて前記基板を露光するときの露光条件を決定する第３ステップと、
    前記決定された露光条件に基づいて前記基板を露光する第４ステップとを有する露光方法。
  2. 前記第４ステップにおいて、パターンを有するマスクを移動可能なマスクステージと前記基板ステージとを所定の走査方向に関して同期移動しつつ前記基板が露光され、
    前記移動制御精度は、前記マスクステージと前記基板ステージとの同期誤差を含む請求項１記載の露光方法。
  3. 前記走査方向に関して前記マスクステージと前記基板ステージとを移動しつつ前記マスクと前記基板との位置情報を計測し、前記計測結果に基づいて前記同期誤差を求める請求項２記載の露光方法。
  4. 前記マスク上の所定のスリット領域を前記露光光で照明し、前記同期誤差に基づいて、前記基板上の任意の点が前記スリット領域に入ってから出るまでの間の前記同期誤差の平均値、及び前記同期誤差の平均値のまわりの散らばり度合いの少なくとも一方を求める請求項２又は３記載の露光方法。
  5. 前記基板ステージは所定の二次元方向に移動可能であって、
    前記移動制御精度は、前記二次元方向に関する移動制御精度を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
  6. 前記基板ステージは所定の二次元方向に移動可能であって、
    前記移動制御精度は、前記二次元方向に垂直な方向に関する移動制御精度を含む請求項１〜５のいずれか一項記載の露光方法。
  7. 前記二次元方向に垂直な方向に関する移動制御精度は、前記基板ステージ上の所定面と該所定面を一致させるべき目標面との位置誤差を含む請求項６記載の露光方法。
  8. 前記所定面は、前記基板ステージに保持された基板の表面、及び前記基板ステージに保持された基板の周囲に配置された部材の表面の少なくとも一方を含む請求項７記載の露光方法。
  9. 前記第４ステップにおいて、前記露光光は、前記基板と投影光学系との間の光路空間を液体で満たした状態で前記基板上に照射され、
    前記目標面は、前記投影光学系と前記液体とを介して形成される像面に基づいて決定される請求項７又は８記載の露光方法。
  10. 前記光路空間を液体で満たすことによって、前記基板ステージに保持された基板の表面と前記基板ステージに保持された基板の周囲に配置された部材の表面との少なくとも一方に液浸領域が形成される請求項１〜９のいずれか一項記載の露光方法。
  11. 前記露光条件は、前記光路空間を液体で満たすための液浸条件を含む請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光方法。
  12. 前記液浸条件は、前記光路空間に液体を供給するときの供給条件、及び液体を回収するときの回収条件の少なくとも一方を含む請求項１１記載の露光方法。
  13. 前記露光条件は、前記基板の移動条件を含む請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光方法。
  14. 前記移動条件は、前記基板の移動速度、加減速度、及び移動方向の少なくとも一つを含む請求項１３記載の露光方法。
  15. 前記移動条件は、前記光路空間と前記基板ステージとの位置関係を含む請求項１３又は１４記載の露光方法。
  16. 前記露光条件は、前記液体に接触する物体の条件を含む請求項１〜１５のいずれか一項記載の露光方法。
  17. 前記物体は、前記基板ステージに保持された基板、及び前記基板ステージに保持された基板の周囲に配置された部材の少なくとも一方を含む請求項１６記載の露光方法。
  18. 前記物体の条件は、前記液体との接触角に関する条件を含む請求項１６又は１７記載の露光方法。
  19. 前記物体の条件は、前記物体の表面の膜に関する条件を含む請求項１６〜１８のいずれか一項記載の露光方法。
  20. 前記露光条件は、前記光路空間の外側から前記光路空間に向けて気体を吹き付けるときの吹き付け条件を含む請求項１〜１９のいずれか一項記載の露光方法。
  21. 前記第１ステップ及び第２ステップは、前記所定条件を変えて複数回行われる請求項１〜２０のいずれか一項記載の露光方法。
  22. 前記所定条件は、前記光路空間を液体で満たすための液浸条件、前記基板の移動条件、前記液体と接触する物体の条件、前記光路空間の外側から前記光路空間に向けて気体を吹き付けるときの吹き付け状態の少なくとも一つを含む請求項１〜２１のいずれか一項記載の露光方法。
  23. 請求項１〜２２のいずれか一項記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、
    現像された基板を加工することとを含むデバイス製造方法。
  24. 露光光の所定の光路空間を液体で満たしつつ前記液体を介して基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持する基板ステージと、
    前記基板ステージにより保持された基板の位置情報を計測する計測装置と、
    所定条件の下で前記光路空間を液体で満たした状態で前記露光光に対して前記基板が移動されるときに計測装置により計測された基板の位置情報に基づいて、前記基板ステージの移動制御精度を求め、求められた移動制御精度に基づいて露光条件を決定する制御装置と、を備える露光装置。
  25. さらに、パターンを有するマスクを移動可能なマスクステージを備え、前記基板の露光時、前記マスクステージと前記基板ステージとは所定の走査方向に同期移動され、前記移動制御精度は、前記マスクステージと前記基板ステージとの同期誤差を含む請求項２４記載の露光装置。
  26. 前記計測装置は、前記走査方向に関する前記マスクステージと前記基板ステージの移動中に前記マスクと前記基板との位置情報を計測し、前記制御装置は、前記計測結果に基づいて前記同期誤差を求める請求項２５記載の露光装置。
  27. 前記制御装置は、前記同期誤差に基づいて、前記露光光が照射される所定のスリット領域に前記基板上の任意の点が入ってから出るまでの間の前記同期誤差の平均値、及び前記同期誤差の平均値のまわりの散らばり度合いの少なくとも一方を求める請求項２５又は２６記載の露光装置。
  28. 前記基板ステージは所定の二次元方向に移動可能であり、
    前記移動制御精度は、前記二次元方向、及びそれに垂直な方向の少なくとも１つの方向に関する移動制御精度を含む請求項２４〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
  29. さらに、前記基板が像面側に配置される投影光学系を備え、前記露光光は、少なくとも前記投影光学系と前記基板との間の光路空間が前記液体で満たされた状態で前記基板上に照射される請求項２４〜２８のいずれか一項記載の露光装置。
  30. さらに、前記光路空間の外側から前記光路空間に向けて気体を吹き付ける装置を備える請求項２４〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
  31. 前記露光条件は、前記光路空間を液体で満たすための液浸条件、前記基板の移動条件、前記液体に接触する物体の条件、及び前記光路空間の外側から前記光路空間に向けて気体を吹き付けるときの吹き付け条件の少なくとも一つを含む請求項２４〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
  32. 前記露光条件は、前記光路空間に液体を供給するときの供給条件、及び液体を回収するときの回収条件の少なくとも一方を含む請求項２４〜３１のいずれか一項記載の露光装置。
  33. 前記所定条件は、前記光路空間を液体で満たすための液浸条件、前記基板の移動条件、前記液体と接触する物体の条件、及び前記光路空間の外側から前記光路空間に向けて気体を吹き付けるときの吹き付け状態の少なくとも一つを含む請求項２４〜３２のいずれか一項記載の露光装置。
  34. 請求項２４〜３３のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
  35. 基板を移動可能な基板ステージを有し、露光光の光路空間を液体で満たした状態で前記露光光に対して前記基板を移動しつつ露光する露光装置の制御精度の評価方法であって、
    所定条件の下で前記光路空間を液体で満たした状態で前記基板ステージを制御して前記基板ステージを移動させつつ前記基板の位置情報を計測する第１ステップと、
    前記計測結果に基づいて前記基板ステージの移動制御精度を評価する第２ステップとを有する評価方法。
  36. 基板を移動可能な基板ステージを有し、露光光に対して前記基板を移動しつつ液体を介して基板を露光する露光装置の制御精度の評価方法であって、
    所定露光条件の下で、前記基板ステージを移動させつつ所定パターンを液体を介して基板にテスト露光するテスト露光ステップと、
    基板上にテスト露光された露光パターンを計測する計測ステップと、
    露光パターンの計測結果から基板ステージの移動制御精度を評価する評価ステップとを有する評価方法。
  37. 前記基板と所定パターンを有するマスクとを所定の走査方向に同期移動させながら前記液体を介して基板が露光され、前記所定パターンが、前記走査方向に直交する方向に延在するパターンを含む請求項３６に記載の評価方法。
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